KR20010039442A - A reconstruction method of axial power shapes in core monitoring system using virtual in-core detectors - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An axial output distribution calculating method by using a virtual nuclear measuring instrument on the core monitoring system is provided to improve the margin of operation by reducing an axial output distribution error. CONSTITUTION: The axial output distribution calculating method includes the steps of setting the virtual incore nuclear measuring instrument, deriving the optimal correlation between the outputs of the existing real five nuclear measuring instruments and the outputs of the virtual nine nuclear measuring instruments, estimating the outputs of the virtual nine nuclear measuring instruments, calculating the 40 or 20 axial outputs by calculating the coefficients of the Fourier functions constructed by nine modes by using the estimated outputs.

Description

노심감시계통에서 가상 핵계측기를 이용한 축방향 출력분포 계산 방법{A reconstruction method of axial power shapes in core monitoring system using virtual in-core detectors}A reconstruction method of axial power shapes in core monitoring system using virtual in-core detectors}

본 발명은 가상 노내 핵 계측기 정보를 이용하여 축방향 출력분포를 계산하는 한국표준형 원전의 노심감시계통에 관한 것으로 특히 9개 가상핵계측기의 출력정보를 결정하는 것과 이를 이용한 축방향 출력분포 계산에 관한 것이다.The present invention relates to a core sense clock tube of a Korean standard nuclear power plant that calculates an axial output distribution using virtual in-house nuclear measuring instrument information. In particular, the present invention relates to determining output information of nine virtual nuclear measuring instruments and calculating an axial output distribution using the same. will be.

177개의 핵연료집합체가 장전되어 있는 한국표준형원전 및 후속 원자로에는 실시간으로 혹은 저장된 자료를 이용하여 노심상태를 파악하는 노심감시계통이 설치되어 있다.The Korea Standard Nuclear Power Plant and its subsequent reactors, which are loaded with 177 nuclear fuel assemblies, are equipped with a core watch casing to determine the core status in real time or using stored data.

노심감시계통은 다양한 계측기 정보와 계산결과를 바탕으로 운전원이 노심상태를 정확히 파악하고 특히 운전정지 가능성이 있는 경우 이를 경고하는 역할을 수행하는데, 정상운전의 경우 어느 정도 운전 여유도를 갖고 있는지에 대해 집중적으로 정보를 제공한다.The core watch case plays a role of accurately understanding the core state and warns if there is a possibility of stopping operation, based on various instrument information and calculation results. Provide information intensively.

운전 여유도를 결정하는 가장 중요한 요소 중의 하나가 노심 평균 축방향 출력 분포이다.One of the most important factors in determining the operating margin is the core mean axial power distribution.

현재 한국 표준형 원전에 사용되는 핵연료집합체는 핵연료봉 4개가 들어갈 수 있는 크기의 홀이 5개 있는데, 핵연료집합체 중심에 위치한 홀(hole)을 제외한 나머지 홀은 제어봉 삽입을 위한 것이며, 특정 위치의 핵연료집합체 중심홀에는 노심내 중성자속 분포에 비례하는 성질을 갖는 핵계측기 집합체를 삽입하여 축방향 출력분포 계산을 위한 자료를 취득하는데, 현재 한국표준형 원전의 경우 그 수량은 총 45개에 달한다.Currently, the nuclear fuel assembly used in the Korean standard nuclear power plant has five holes the size of four nuclear fuel rods, except for the hole located at the center of the nuclear fuel assembly. In the central hole, nuclear instrument clusters with properties proportional to the distribution of neutron flux in the core are inserted to obtain data for calculating the axial power distribution. Currently, the number of Korean standard nuclear power plants is 45.

각 노내 핵계측기 집합체는 유효노심높이를 100로 할 때 각기 10%, 30%, 50%, 70% 및 90% 위치에 40cm 크기의 로듐 핵계측기를 5개 갖고 있어 총 225개의 노내 고정 로듐 핵계측기가 원자로심에 존재하며, 따라서 노심감시계통은 핵계측기 집합체가 설치된 곳의 핵연료집합체 축방향 출력분포 뿐 아니라 노심 평균 축방향 출력분포도 계산할 수 있게 된다.Each in-house nuclear instrument assembly has five 40 cm rhodium nuclear instruments at 10%, 30%, 50%, 70%, and 90% positions at an effective core height of 100. Is present at the reactor core, so that the core watch tube can calculate the core average axial output distribution as well as the fuel assembly axial output distribution where the nuclear instrument assembly is installed.

도 1은 현재 한국표준형 원전 노심이 어떻게 구성되어 있는지와 상기한 45개 노내 핵계측기 집합체가 한국표준형 원전 노심 어디에 위치하고 있는지를 보여준다.FIG. 1 shows how the present Korean standard nuclear reactor core is constructed and where the above-mentioned 45 furnace nuclear instrument assemblies are located in the Korean standard nuclear reactor core.

현재 노심감시계통은 이러한 225개 노내 고정 핵계측기의 출력정보로부터 얻은 5개 축방향출력정보를 이용하여 5개 Fourier 함수로 노심 평균 축방향 출력분포를 합성하는 방법을 채택하고 있는데, 정보가 5개로 한정되어 있어 노심 연소가 진행될수록 중성자 확산방정식으로 얻은 출력분포와의 동떨어진 출력분포를 생산해 낸다.Currently, the core watch case adopts a method of synthesizing the core average axial output distribution by five Fourier functions using five axial output information obtained from the output information of these 225 fixed nuclear instruments. As the core combustion progresses, it produces an output distribution that is far from the output distribution obtained by the neutron diffusion equation.

출력분포가 비정상적으로 계산됨에 따라 노심감시계통이 지시하는 운전 정보 중 운전에 매우 중요한 변수들이 과대 평가되어 사실은 운전 여유가 충분함에도 불구하고 원자로 운전에 제한을 받을 수도 있게 된다.As the output distribution is abnormally calculated, the critical variables important to the operation are overestimated among the operation information indicated by the core watch tube, which may limit the operation of the reactor despite the fact that the operation margin is sufficient.

본 발명은 기존 노심감시계통이 갖고 있던 노심 평균 축방향 출력분포 오차를 획기적으로 줄여 운전여유도를 보다 향상시킬 수 있도록 가상 핵계측기를 이용한 노심 평균 축방향 출력분포 계산 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a core mean axial output distribution calculation method using a virtual nuclear instrument to drastically reduce the core mean axial output distribution error of the existing core watch tube. .

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 9개의 가상 핵계측기를 도입하고, 이들의 출력을 실제 실측된 5개 핵계측기 정보를 통해 정확히 예측하기 위해 실제 핵 계측기와 가상 핵계측기간 최적상관 관계식을 도출하며, 이들을 연속 고차 다항식으로 회귀 분석하는 것과, 계산된 고차 다항식을 이용하여 5개 실측 핵계측기 정보로부터 9개 가상핵계측기 출력을 구하는 것과 9개 축방향 출력을 입력으로 하여 9개 Fourier 함수를 합성하여 노심 평균 축방향 출력분포를 제공하는 일련의 방법을 그 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention introduces nine virtual nuclear instruments, and derives an optimal correlation between the actual nuclear instrument and the virtual nuclear instrumentation period in order to accurately predict the outputs of the five nuclear instrument information. Regression analysis using continuous high-order polynomials, 9 virtual nuclear instrument outputs from 5 measured nuclear instrument information using the calculated higher-order polynomials, and 9 axial outputs as inputs to synthesize nine Fourier functions. It features a series of methods to provide core mean axial power distribution.

도 1은 한국표준형 원전의 노심 형태와 45개 노내 고정 핵계측기 집합체의 설치 위치도1 is a view showing the core form of a Korean standard nuclear power plant and the installation position of 45 furnace-integrated nuclear instrument assemblies;

도 2는 하나의 핵계측기 집합체에 설치된 5개 축방향 로듐 핵계측기 위치도2 is a location diagram of five axial rhodium nuclear instruments installed in one nuclear instrument assembly;

도 3은 로듐 핵계측기 집합체 단면도 및 로듬 핵계측기 측면도3 is a cross-sectional view of a rhodium nucleus instrument assembly and a rhythm nucleus instrument side view.

도 4는 영광 3호기 2주기에서 실측자료를 기초로 오프라인 노심감시계통이 계산한 연소도별 40개 노드 노심 평균 축방향 출력분포4 shows the average axial power distribution of the 40 node cores by combustion degree calculated by the offline core watch tube based on the measured data in the 2nd cycle of Glory Unit 3.

도 5는 영광 3호기 2주기 핵설계보고서에 기술된 연소도별 노심 평균 축방향 출력분포5 is the mean axial power distribution by the core burn rate described in Yeonggwang 3 cycle 2 nuclear design report

도 6은 영광 3호기 3주기 및 4주기의 각 3463개 출력분포 자료에 대해 기존 노심감시계통이 예측한 출력분포와 핵설계 전산코드 출력분포와의 평균 제곱근 오차 비교도Fig. 6 is a comparison of the mean square root error between the output distribution predicted by the existing core watch tube and the nuclear design computer code output distribution for each of the 3463 output distribution data of the 3rd and 4th cycles of the Yeonggwang 3 unit.

도 7은 본 발명에 따른 가상 핵계측기 설치 위치와 기존 축방향 핵계측기 위치와의 비교도Figure 7 is a comparison between the virtual nuclear instrument installation position and the existing axial nuclear instrument position in accordance with the present invention

도 8은 영광 3호기 4주기에서 본 발명에 따른 각각의 실제 축방향 출력정보와 8번째 가상핵 계측기 출력정보와의 상관도8 is a correlation diagram between the actual axial output information and the eighth virtual nuclear instrument output information according to the present invention in the 4th period of Glory Unit 3

도 9는 영광 3호기 4주기에서 본 발명에 따라 교대조건기대값 알고리듬으로 계산한 5개 실제 축방향 출력 정보에 대응하는 최적변환자료 분포와 8번째 가상 핵 계측기 출력정보에 대응하는 최적변환자료의 분포도FIG. 9 shows the distribution of the optimal transform data corresponding to the five actual axial output information and the eighth virtual nuclear instrument output information calculated by the alternate condition expected value algorithm according to the present invention in Glory No. 3 cycle. Distribution

도 10은 본 발명에 따른 교대조건 기대값 알고리듬을 이용하여 최적변형 자료를 취득하는 과정의 계산흐름도10 is a calculation flowchart of a process of acquiring optimal deformation data using an alternate condition expected value algorithm according to the present invention.

도 11는 본 발명에 따른 최적변환자료 3개 영역 구분도 및 연속 다항식 근사도(영광 3호기 2주기 8번째 가상핵계측기의 4번째 실제 핵계측기 자료에 대응하는 최적변환자료)FIG. 11 is a diagram illustrating the division of three regions of optimal transform data and a continuous polynomial approximation according to the present invention (optimal transform data corresponding to the fourth actual nuclear instrument data of the 2nd and 8th virtual nuclear instruments of Glory No. 3)

도 12는 본 발명에 따른 최적변형 연속다항식을 이용한 가상핵계측기 출력 취득 흐름도12 is a flow chart for acquiring virtual nuclear instrument output using optimally modified continuous polynomial according to the present invention.

도 13은 본 발명에 따른 영광 3호기 3주기, 영광 4호기 4주기를 대상으로 기존 5개 Fourier 함수 합성법의 축방향 첨두 출력과 본 발명에 따른 축방향 첨두 출력간의 상대 비교도Figure 13 is a relative comparison between the axial peak output of the five conventional Fourier function synthesis method and the axial peak output according to the present invention for the 3 cycles of Glory 3 and 4 cycles of Glory 3 according to the present invention

도 14는 본 발명에 따른 영광 3호기 2주기 실측자료를 이용한 연소도별 40개 노드 노심평균 축방향 출력분포14 is a graph showing the axial output distribution of the 40 node core averages by combustion rate using the 2nd period measurement data of Gwanggwang Unit 3 according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명으로 개발된 방법론 및 절차에 대해 자세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the methodology and procedures developed by the present invention.

우선 로듐 핵계측기의 역할과 기존 노심감시계통의 축방향 출력분포 계산방법에 대해 설명한다.First, the role of the rhodium nuclear instrument and the method of calculating the axial output distribution of the existing core watch tube will be explained.

도 3은 로듐 핵계측기 집합체의 단면적 구조와 하나의 로듐 핵계측기 측면도를 간단히 나타낸 것이다.Figure 3 shows a simplified cross-sectional view of the rhodium nucleus instrument assembly and one rhodium nucleus instrument side view.

로듐 핵계측기 집합체는 모두 5개의 로듐 핵계측기와 2개의 열전대 그리고 백그라운드(background) 중성자 계측기 및 이들과 관련된 전선(wire)로 구성되어 있다.The rhodium nucleator assembly consists of all five rhodium nucleators, two thermocouples, a background neutron meter, and their associated wires.

열전대는 핵계측기 집합체 상단에 설치되어 핵연료집합체를 빠져 나가는 냉각재의 온도를 측정하고, 백그라운드 중성자 계측기는 로듐 핵계측기의 신호를 보상하는데 사용된다.A thermocouple is installed on top of the nuclear instrument assembly to measure the temperature of the coolant exiting the fuel assembly, and a background neutron meter is used to compensate for the signal from the rhodium nuclear instrument.

로듐 핵계측기는 수학식 1과 같이 로듐 103이 중성자와 반응하여 Rh-104 혹은 Rh-104m으로 되었다가 일정시간 후 베타붕괴를 거친 후 다른 핵종, Pd-104로 변환되는 원리를 이용하여 제작되었다.The rhodium nucleus instrument was manufactured using the principle that rhodium 103 reacts with a neutron to Rh-104 or Rh-104m as shown in Equation 1, and then undergoes beta decay after a certain time and is converted to another nuclide, Pd-104.

수학식 1Equation 1

Rh104의 β DECAY(87%)Β DECAY (87%) of Rh 104

Rh103+ n1→ Rh104→ Pd104+ β(반감기 = 42초)Rh 103 + n 1 → Rh 104 → Pd 104 + β (half-life = 42 seconds)

Rh104m의 β DECAY(7%)Β DECAY at Rh 104m (7%)

Rh103+ n1→ Rh104m→ Rh104→ Pd104+ β(반감기 = 4.4초)Rh 103 + n 1 → Rh 104m → Rh 104 → Pd 104 + β (half life = 4.4 seconds)

상기한 로듐 핵계측기 양단에 전압을 주면 베타 붕괴(e-1)로 생긴 전자로 인해 전류가 흐르게 되고 이 전류의 세기는 발생한 전자의 양, 즉 중성자속의 세기와 비례하므로 전류의 세기를 통해 핵계측기가 삽입된 핵연료집합체의 출력을 결정할 수 있게 된다.When voltage is applied across the rhodium nucleus instrument, current flows due to electrons caused by beta decay (e -1 ), and the intensity of the current is proportional to the amount of electrons generated, that is, the intensity of the neutron flux. The output of the inserted fuel assembly can be determined.

상기한 로듐 핵계측기는 수% ∼ 100% 출력을 결정하며, 로듐의 연소정도에 따라 약 3 ∼ 5주기 가량 사용할 수 있다.The rhodium nucleus instrument determines the output of several percent to 100 percent and can be used for about three to five cycles depending on the degree of combustion of rhodium.

일단 225개 위치에서 출력이 구해지면, 현재의 실시간 노심감시계통은 이들 출력을 축방향으로 평균하여 5개 축방향 출력정보를 만들며 이를 5개 Fourier 함수로 표현되는 축방향 출력분포 계산 관계식에 사용한다.Once the outputs are obtained at 225 positions, the current real-time core watch tube averages these outputs in an axial direction to produce five axial outputs and uses them in the axial output distribution calculation equation represented by five Fourier functions. .

가령 노심 유효 높이의 10%에 위치한 로듐 핵계측기는 상기한 바와 같이 반경방향으로 총 45개가 있으므로 이들의 출력을 평균하여 10%위치의 축방향 출력정보값으로 사용하는 것이다.For example, since there are a total of 45 rhodium nuclear instruments located at 10% of the core effective height in the radial direction as described above, their outputs are averaged and used as axial output information values at 10% positions.

나머지 위치의 축방향 핵 계측기 출력정보도 같은 과정을 거치면 모두 5개의 평균 노심 축방향 출력정보가 얻어진다.In the same manner, the output information of the axial nuclear instrument in the remaining positions is obtained in all five average core axial outputs.

이들 정보는 다음 수학식 2의 입력으로 쓰이며 정보가 5개로 한정되므로 전체 노심 축방향 출력분포는 5개의 Fourier 함수로 표현된다.Since this information is used as the input of Equation 2 below and the information is limited to five, the total core axial output distribution is represented by five Fourier functions.

수학식 2Equation 2

여기서 an은 n이 홀수일 때, bn은 n이 짝수일 때만 값을 가진다.Where a n has a value only when n is odd, and b n has a value only when n is even.

출력분포 전개 계수는 5개 계측기 위치에서 수학식 2의 적분값이 5개 계측기 정보와 일치해야 한다는 조건을 통해 수학식 3으로부터 구한다.The output distribution expansion coefficient is obtained from Equation 3 on the condition that the integral value of Equation 2 must match the five instrument information at five instrument positions.

수학식 3Equation 3

상기한 수학식 3에서 적분영역은 유효노심길이를 1로 하였을 때 다음과 같다.In the above Equation 3, the integral region is as follows when the effective core length is 1.

1번 핵계측기 = [0.047507,0.152493],Nuclear instrument number 1 = [0.047507,0.152493],

2번 핵계측기 = [0.247507,0.352493],Nuclear instrument 2 = [0.247507,0.352493],

3번 핵계측기 = [0.447507,0.552493],Nuclear instrument 3 = [0.447507,0.552493],

4번 핵계측기 = [0.647507,0.752493],Nuclear instrument number 4 [0.647507,0.752493],

5번 핵계측기 = [0.847507,0.952493],Nuclear instrument number 5 = [0.847507,0.952493],

이러한 방법으로 출력분포를 계산하게 되면, 주기 초에는 비교적 정확히 출력분포를 계산하지만 노심 평균 축방향 출력분포가 말안장 형태를 갖게 되는 주기 중반부터는 점차 계산오차가 증가할 뿐아니라, 출력분포 자체도 물리적으로 불가능한 형태를 보이게 된다.If the output distribution is calculated in this way, the output distribution is calculated relatively accurately at the beginning of the cycle, but the calculation error increases gradually from the middle of the cycle in which the core average axial output distribution has a saddle shape. The impossible form is shown.

도 4는 영광 3호기 2주기에서 225개 노내 핵계측기 정보를 이용하여 오프라인(off-line) 노심감시계통으로 연소도별로 구한 40개 노드 축방향 출력분포를 나타낸 것이며, 도 5는 동 주기에 대하여 핵설계보고서가 계산한 연소도별 축방향 출력분포를 기술한 것이다.FIG. 4 shows the 40 node axial output distribution obtained by the combustion degree using off-line core watch tube using 225 furnace nuclear instrument information in 2 cycles of Glory Unit 3, and FIG. 5 shows the same cycle. It describes the axial power distribution by burnup calculated by the Nuclear Design Report.

기준 출력분포계산방법이 정확하다면, 도 4도와 도 5에 나타난 출력분포가 매우 비슷하게 나타나야 한다.If the reference output distribution calculation method is correct, the output distribution shown in Figs. 4 and 5 should appear very similar.

그러나 도 4와 도 5를 살펴보면 5개 정보를 이용하는 기존의 출력분포 계산방법이 노심연소가 진행될수록 비물리적인 출력분포를 보임과, 이러한 출력분포를 통해 계산된 첨두선출력밀도(PLHR, Peak Linear Heat Rate) 제한치와 핵비등을(DNBR, Departure of Nucleate Boiling Ratio)이 실제보다 과도평가될 수 있음을, 그리고 그 결과 운전여유도가 감소될 것임을 쉽게 예측할 수 있다.4 and 5, however, the conventional output distribution calculation method using five information shows non-physical output distribution as the core combustion proceeds, and the peak power density calculated through such output distribution (PLHR, Peak Linear). It is easy to predict that the Heat Rate limit and the Departure of Nucleate Boiling Ratio (DNBR) can be overestimated, and that the operating margin will be reduced as a result.

더욱이 온라인 노심감시계통은 5개 축방향 출력정보를 계산하기 위해 각 축방향 위치별로 45개 로듐 핵계측기 출력정보를 이용하는 반면 오프라인 노심감시계통은 177개 핵연료집합체의 출력을 모두 이용하기 때문에 온라인 노심감시계통의 노심평균 축방향 출력분포 정확성은 오프라인 노심감시계통보다 떨어질 수밖에 없고, 따라서 운전여유도 확보측면에서 더욱 정밀한 노심 평균 축방향 출력분포 계산방법이 필요함을 알 수 있다.Furthermore, the online core watch tube uses 45 rhodium nuclear instrument output information for each axial position to calculate the five axial output information, while the offline core watch tube uses the outputs of all 177 fuel assemblies. The accuracy of the core mean axial output distribution of the system is inevitably lower than that of the offline core watch tube, and thus, it is understood that a more accurate method of calculating the core mean axial output distribution in terms of securing operational margin is required.

한편, 노심감시계통이 출력분포를 구하기 위해선 수학식 2에 사용된 경계조건을 매주기 노심감시계통 설계단계에서 결정해야 한다.Meanwhile, in order to obtain the output distribution of the core watchband, the boundary condition used in Equation 2 should be determined in the design cycle of the core watchbox every cycle.

현재의 노심감시계통은 주기 초(BOC, Beginning of Cycle), 주기 중간(MOC, Middle of Cycle), 그리고 주기 발(EOC, End of Cycle)에 적용하는 경계조건을 따로 계산하여 사용하고 있는데, 이는 어느 하나의 경계조건만으로는 주기 전체에 대한 계산오차를 감당할 수 없기 때문이다.The current core watch case calculates and uses boundary conditions applied to the beginning of cycle (BOC), middle of cycle (MOC), and end of cycle (EOC) separately. This is because any boundary condition cannot cover the calculation error for the entire period.

이유는 다음과 같다.The reason is as follows.

노심핵설계 전산코드인 ROCS는 매주기 노심감시계통 설계시 노심출력 및 제어봉 삽입정도 등을 고려하여 3개 연소도(BOC, MOC, EOC)별로 약 1,200개의 노심 상태를 3차원으로 계산하는데, 이에 따라 20개 노드 노심 평균 축방향 출력분포와 5개 핵계측기 출력정보로 구성된 자료 세트가 총 3,600여개 정도 얻어진다.ROCS, a core core design code, calculates about 1,200 core states in three dimensions by three combustion degrees (BOC, MOC, EOC) in consideration of core output and control rod insertion when designing the core core design. As a result, a total of 3,600 data sets consisting of 20 node core mean axial output distributions and 5 nuclear instrument outputs are obtained.

여기서 노심 평균 축방향 출력분포란 각 축방향 위치에서 그 위치에 있는 177개의 핵연료집합체에 대한 평균 출력값을 구하고 이렇게 계산된 20개 노드 출력을 그 총합이 1이되도록 정규화하였을 때의 출력분포를 의미한다.Here, the core mean axial output distribution is an output distribution obtained when the average output value of the 177 fuel assemblies at each axial position is obtained and the 20 node outputs are normalized so that the sum is 1. .

노심은 연소가 진행될수록 축방향 출력분포가 매우 다른 양상을 보이게 되는데 도 5에서 처럼 주기말이 될수록 노심 중간부분의 출력이 낮고 노심 상,하부 출력이 높은 말안장 형태를 지니게 되어 주기초의 완만한 삼각함수 형태의 출력분포를 잘 예측하도록 설정된 경계조건을 주기말까지 사용하면 당연히 주기말 출력분포 오차는 증가될 수 밖에 없다.As the combustion proceeds, the axial output distribution is very different. As the cycle ends, as shown in Fig. 5, the output of the core is low and the saddle shape is high. If the boundary condition set to predict the output distribution in function form is used until the end of the cycle, the end-of-cycle output distribution error will inevitably increase.

이 때문에 기존 노심감시계통은 연소도별로 최적의 경계조건을 구하는데, 다음과 같은 과정을 거쳐 계산한다.For this reason, the existing core watch tube finds the optimal boundary condition for each combustion degree and calculates it through the following process.

우선 임의의 경계조건을 연소도별로 가정하고, 주어진 경계조건을 이용하여 하나의 자료세트를 대상으로 그 자료에 주어진 5개 축방향 핵계측기 출력정보로부터 수학식 3을 이용, 20개 노드 출력분포를 계산한 뒤 각 노드의 출력을 ROCS 출력과 비교하여 20개 노드에 대한 제곱근 평균 오차(RMS, Root-Mean-Square)를 구한다.First, we assume an arbitrary boundary condition for each combustion degree, and use the given boundary condition to extract 20 node output distributions using Equation 3 from the output data of five axial nuclear instruments given in the data set. After calculating, the output of each node is compared with the ROCS output to find the root-mean-square error (RMS) for 20 nodes.

같은 방법을 적용하면 하나의 연소구간에 대해 약 1,200개의 RMS값을 얻게 되며 이들을 평균하면 Fourier Fitteing법에 의한 평균 축방향 출력분포 오차가 얻어진다.Using the same method, we obtain about 1,200 RMS values for one combustion section and average them to obtain the average axial power distribution error by Fourier Fitteing.

평균 축방향 출력분포 오차는 경계조건에 따라 증가하거나 감소하므로 경계조건을 달리하면서 평균 축방향 출력분포 오차 변동 추이를 살펴보다가 그 값이 최소가 되면 그때 사용된 경계조건을 그 연소도 구간에 사용할 최적경계조건으로 설정한다.Since the average axial output distribution error increases or decreases according to the boundary conditions, look at the variation of the average axial output distribution error while varying the boundary conditions, and when the value becomes minimum, use the boundary condition used at that combustion interval. Set to the optimal boundary condition.

따라서 앞서도 언급한 출력분포 변동에 따라 BOC, MOC, EOC 각각 서로 다른 최적 경계조건이 구해지게 된다.Therefore, different optimal boundary conditions for each BOC, MOC, and EOC are obtained according to the aforementioned output distribution variation.

도 6은 영광 3호기 3주기, 4주기에 대해 중성자확산방정식 해, 즉 ROCS 계산결과와 기존 Fourier fitting 합성 해와의 평균 제곱근 오차를 기록한 도면으로 연소도 별로 최적의 경계조건을 사용하였음에도 불구하고 주기말로 갈수록 Fourier fitting 해법의 오차가 크게 나타나고 있음을 볼 수 있다.FIG. 6 is a diagram showing the mean square root error between the neutron diffusion equation solution, that is, the ROCS calculation result and the conventional Fourier fitting synthesis solution, for the 3rd and 4th periods of Yeonggwang Unit 3. Increasingly, the error of the Fourier fitting solution is large.

정보 부족으로 인해 어쩔수 없이 발생하는 출력분포 오차 및 비정상적인 출력분포 예측란 기존 노심감시계통의 문제점을 해결하고자 본 발명에서는 축방향 가상 핵계측기를 도입하였다.The output distribution error and abnormal output distribution prediction caused by the lack of information have been introduced in the present invention to solve the problems of the existing core watch case axial virtual nuclear instrument.

도 7은 기존 핵계측기 위치와 가상 핵계측기 위치와 크기를 축방향으로 비교하여 놓은 것이다.7 is an axial comparison of the position and size of the existing nuclear instrument position and virtual nuclear instrument position.

가상 핵계측기는 그 길이가 38.1cm이며(이는 노심유효높이 381cm를 20개 등분하였을 때 2개 노드 길이에 해당), 축방향으로 기존 핵계측기 위치에 5개 그리고 기존 핵계측기 사이 사이에 1개씩 모두 4개, 도합 9개의 가상 로듐 핵계측기가 존재한다고 본다.The virtual nuclear instrument is 38.1 cm long (which corresponds to the length of two nodes when the core effective height is equal to 20 equal to 381 cm), five in the axial direction of the existing nuclear instrument, and one between the existing nuclear instrument. It is assumed that there are four, nine virtual rhodium nucleators in total.

그리고 상기한 가상 핵계측기 집합체는 모든 핵 연료집합체에 설치된 것으로 가정한다.In addition, it is assumed that the virtual nuclear instrument assembly is installed in all nuclear fuel assemblies.

따라서 노심 평균 축방향 출력분포를 계산할 때는 개념상 각 축방향 위치별로 177개 핵연료집합체 출력 평균값이 그 위치의 가상 핵계측기 출력정보가 된다.Therefore, when calculating the core mean axial output distribution, the average output of 177 fuel assemblies for each axial position is conceptually the virtual nuclear instrument output information at that position.

이는 현재의 노심감시계통이 각 축방향 위치별로 45개 핵계측기 출력 평균값을 축방향 출력정보로 이용하여 노심평균 축방향 출력분포를 계산함과 비교할 때 가상핵계측기의 도입으로 보다 더 정확한 출력분포 계산이 가능할 것으로 예상할 수 있다.This is more accurate calculation of output distribution with the introduction of virtual nuclear instrument when the current core watch tube calculates core average axial output distribution using 45 nuclear instrument output average values for each axial position as axial output information. You can expect this to be possible.

한편, 기존 로듐 핵 계측기가 설치된 곳에조차 가상 핵계측기는 설치되는데, 그 이유는 첫째 도 7에서 보듯이 기존의 핵 계측기가 40cm여서 38.1cm길이의 가상 핵계측기와 다른 출력을 내기 때문이다On the other hand, even where a conventional rhodium nuclear instrument is installed, a virtual nuclear instrument is installed because, first, as shown in FIG. 7, the conventional nuclear instrument is 40 cm, which produces a different output from the 38.1 cm long virtual nuclear instrument.

문제는 5개 실제 노내 핵 계측기 정보로부터 9개 가상 핵 계측기 정보를 어떻게 정확히 구성하느냐이다.The question is how to correctly construct nine virtual nuclear instrument information from five real in-house nuclear instrument information.

본 발명은 통계적인 방법을 이용하여 5개 핵계측기 정보와 개개의 가상 핵계측기 정보와의 최적 상관관계식을 간편하게 구하는 방법을 개발하였는데, 일단 9개 가상 핵계측기 정보가 구해진 상태라면 기존의 5개 Fourier 함수대신 9개의 Fourier 함수를 사용하여 노심 평균 축방향 출력분포를 구할 수 있어 보다 정확한 출력분포 모사가 가능해지게 될 뿐 아니라 단 하나의 경계조건만으로도 충분한 정확성을 보장할 수 있게 된다.The present invention has developed a method for easily obtaining an optimal correlation between five nuclear instrument information and individual virtual nuclear instrument information using a statistical method. Once nine virtual nuclear instrument information is obtained, the existing five Fourier By using nine Fourier functions instead of functions, the core mean axial output distribution can be obtained, which not only enables more accurate output distribution simulations, but also ensures sufficient accuracy with only one boundary condition.

통계적 방법을 이용하려면 많은 기초 자료가 필요하다.Using statistical methods requires a lot of basic data.

발전소 실측 자료는 그 자체로 훌륭한 기초 자료이기는 하지만 이 자료로는 핵계측기 정보와 현재의 노심감시계통이 계산한 출력정보만을 알 수 있을 뿐 실제 중성자 분포에 따른 정확한 출력분포는 전혀 파악할 수 없다.Although plant survey data are themselves excellent basic data, they only provide information on nuclear instrumentation and the output calculated by current core watchdogs, but cannot accurately determine the exact distribution of neutron distribution.

따라서, 상기한 자료는 노심 평균 출력분포 형태에 대한 검증용으로 사용키로 핵설계 코드인 ROCS가 매주기별로 계산한 총 3,600여개의 노심 모사 자료 세트를 이용하여 최적 상관 관계를 얻는다.Therefore, the above data is used for verifying the core average output distribution type, and the optimal correlation is obtained by using a total of 3,600 core simulation data sets calculated every cycle by the nuclear design code ROCS.

우선 ROCS 전산 코드는 가상 핵계측기 개념이 없어 이에 대한 정보를 제공할 수 없으므로 3,600여개 ROCS 결과 세트에 포함된 5개 핵 계측기 정보는 그대로 두고 정규화된 20개 노드 노심 평균 축방향 출력으로부터 9개 가상 핵계측기 위치의 출력을 계산한다.First, since the ROCS computational code lacks the concept of a virtual nuclear instrument, it cannot provide information about it, so nine virtual nuclei from the normalized 20 node core average axial outputs remain unchanged, while leaving five nuclear instrument information contained in over 3,600 ROCS result sets. Calculate the output of the instrument position.

가령 유효노심 높이의 10%에 위치한 첫 번째 가상 핵계측기는 ROCS의 20개 축방향 노드 중 2번째 노드와 3번째 노드에 걸쳐 있으므로(도 7 참고) 이들의 출력을 더하여 가상 핵계측기의 출력으로 한다.For example, the first virtual nuclear instrument, located at 10% of the effective core height, spans the second and third of the 20 axial nodes of the ROCS (see Figure 7), so add these outputs to the output of the virtual nuclear instrument. .

마찬가지로 2번째 가상 핵계측기 출력은 4, 5번 노드 출력의 합이 되며, 8번째 가상 핵계측기 출력은 16, 17번 노드출력의 합, 그리고 9번째 가상 핵계측기 출력은 18, 19번 노드의 출력을 합하여 계산한다.Similarly, the second virtual nuclear instrument output is the sum of the outputs of nodes 4 and 5, the eighth virtual nuclear instrument output is the sum of the outputs of nodes 16 and 17, and the ninth virtual nuclear instrument output is the output of nodes 18 and 19. Calculate by adding up.

가상 핵계측기 출력과 5개 핵계측기 출력 정보 차이를 다시 정리하면 다음과 같다.The difference between the virtual nuclear instrument output and the five nuclear instrument output information is summarized as follows.

ROCS 3차원 계산으로 생산된 5개 실제 핵계측기 정보는 177개 반경방향 핵연료 집합체 출력중 핵계측기가 삽입된 45개 핵연료 집합체 출력정보만을 평균하여 얻은 값인데 반해 20개 노드 노심평균 축방향 출력분포는 축방향 위치별로 177개 모든 핵연료집합체의 출력정보를 정규화하여 얻은 수치이므로 20개 노드 노심평균 축방향 출력으로부터 구한 9개 가상 핵계측기 출력은 그 위치의 177개 핵연료 집합체 출력정보를 대표하는 값이 되며 따라서 45개 핵연료 집합체만을 대표하는 실측자료보다 노심 평균 축방향 출력 분포를 더 정확하게 나타낼 수 있게 된다.The five real-time nuclear instrument information produced by ROCS three-dimensional calculations was obtained by averaging only the output of 45 nuclear fuel assemblies inserted with the nuclear instrument out of the outputs of 177 radial fuel assemblies, whereas the 20-core core mean axial output distribution was Since it is obtained by normalizing the output information of all 177 fuel assemblies for each axial position, the outputs of nine virtual nuclear instruments obtained from the 20 node core average axial outputs are representative of the 177 fuel assembly output information of the positions. The result is a more accurate representation of the core mean axial power distribution than actual data representing only 45 fuel assemblies.

이것은 곧 모든 핵연료집합체에 각기 9개의 가상 핵계측기가 설치되어 있고 축방향 가상핵계측기 출력정보는 177개 가상핵계측기의 출력 평균값과 동일하다는 당초의 가정과 정확하게 일치하는 것이다.This is precisely in line with the original assumption that nine virtual nuclear instruments were installed in each fuel assembly and the axial virtual instrument output information was the same as the average output of 177 virtual nuclear instruments.

상기한 방법으로 20개 노드 노심 평균 축방향 출력분포로부터 모두 9개의 가상 핵계측기 정보가 구해지면 5개 실제 핵계측기 출력 정보와 함께 총 3,600여개의 새로운 자료 세트가 생성된다.In this way, if all nine virtual instrument information is obtained from the 20 node core mean axial output distribution, a total of 3,600 new data sets are generated along with the five actual nuclear instrument output information.

이제 가상 핵계측기 각각이 5개 실제 핵계측기 신호와 어떤 상관관계가 있는가를 밝히고, 이를 노심감시계통에서 손쉽게 처리할 수 있도록 하는 과정에 대해 자세히 설명한다.We will now discuss how each of the virtual nuclear instruments correlate with the five actual nuclear instrument signals and explain in detail the process of making them easier to handle in the core watch tube.

5개 실제 핵계측기 신호와 가상 핵계측기 하나의 출력정보와의 최적상관관계식을 통상의 통계적 방법으로 얻어내려면 우선 초기함수를 가정하고 경우에 따라 여러 번의 변환과정을 거쳐 상관식을 얻은 후 그에 따라 초기함수를 변경하는 과정을 반복적으로 거쳐야 한다.In order to obtain the optimal correlation between five real nuclear instrument signals and the output of one virtual nuclear instrument by a conventional statistical method, first assume an initial function and then obtain a correlation through several conversion processes. You have to go through the process of changing the initial function repeatedly.

더욱이 현재 다루고자 하는 자료 세트가 독립변수 5개에 종속변수 1개인 다변수 회귀문제이고 자료 자체가 매우 산만한 성격을 띠고 있기 때문에 초기함수 설정이 쉽지 않다.Furthermore, since the data set we are dealing with is a multivariate regression problem with five independent variables and one dependent variable, the initial function is not easy to set because the data itself is very diffuse.

도 8은 영광 4호기 4주기 자료로서 8번째 가상 핵계측기 출력과 5개 실제 핵계측기 각각의 출력이 어떤 관계를 갖고 있는지 나타낸 것으로 8번째 가상 핵계측기의 위치가 실제 설치된 4번째, 5번째 로듐 핵계측기 사이에 존재하므로 이들과는 거의 비례하는 관계가 있고, 1번째, 2번째 실제 핵계측기와는 반비례관계가 있음을 볼 수 있다.8 shows the relationship between the output of the eighth virtual instrument and the outputs of each of the five real nuclear instruments, as the 4th and 5th rhodium nuclei where the positions of the 8th virtual instrument are actually installed. Since they exist between instruments, they have a nearly proportional relationship to them, and are inversely related to the first and second real nuclear instruments.

상기한 관찰은 원자로 중성자 거동 면에서 정확히 일치하는 것이다.The above observations are exactly the same in terms of reactor neutron behavior.

3번째 실제 로듐 핵계측기와는 다소 산만한 관계를 갖고 있음을 볼 수 있는데 이는 노심 상부 출력이 많이 변하더라도 노심 중앙부 출력은 상대적으로 변화가 덜하여 비례관계나 반비례관계를 보기 힘들고 따라서 이들간에 어떤 관계성을 밝히기가 쉽지 않음을 의미한다.It can be seen that there is a somewhat diffuse relationship with the third actual rhodium nuclear instrument, which means that even if the core top output changes a lot, the core output of the core is relatively unchanged, so it is difficult to see a proportionality or inverse relationship. It means that it is not easy to identify the last name.

더욱이 8번째 가상핵계측기 출력정보가 4번째, 5번째 실제 핵계측기 출력과 비례관계가 있음에도 불구하고 연소도에 따라 기울기 차이가 있고 핵계측기 출력 정보값이 커질수록 8번째 가상 핵계측기 출력정보도 점차 산만한 형태로 보여주고 있어 기존의 통계적 회귀분석을 수행할 경우, 초기 함수 가정이 쉽지 않을 뿐 아니라 여러 번의 반복계산이 필요함을 예상할 수 있다.In addition, although the 8th virtual instrument output information is proportional to the 4th and 5th actual nuclear instrument output, there is a difference in slope according to the combustion degree, and as the value of the nuclear instrument output information increases, the 8th virtual instrument output information gradually increases. As it is shown in a distracting form, when performing the existing statistical regression analysis, it can be expected that not only the initial function assumption is easy but also several iterations are required.

따라서, 기존의 통계적 방법을 사용하는 경우, 번거로운 반복계산과 사용자의 판단 등이 중요하게 작용하여 결과적으로 최적상관관계의 파악이 대단히 어려워질 수도 있게 된다.Therefore, in the case of using the existing statistical method, cumbersome repetition calculations and user judgments are important, and as a result, it may be very difficult to determine the optimal correlation.

본 발명은 이러한 어려움을 극복하고자 사용자의 판단이나 개입없이 다변수(multivariate) 문제의 최적상관관계를 얻어낼 수 있는 교대조건기대값 알고리듬(Alternating Conditional Expectation Algorithm, 이후 ACE 알고리듬이라 칭함)을 사용한다.The present invention uses an Alternate Conditional Expectation Algorithm (hereinafter, referred to as an ACE algorithm) that can obtain an optimal correlation of a multivariate problem without user judgment or intervention.

이 방법은 1985년에 L.Breiman 과 J.H.Fridman이 개발하여 미국 통계학 확회지에 발표한 것으로, 주어진 다변수 회귀 문제를 직접 푸는 것이 힘든 경우 이들 변수들을 변형(transformation)하고 변형된 변수들간의 최적상관 관계를 구함으로써 기존 다변수 간의 최적상관관계식을 도출하는 통계적 기법에 관한 많은 연구 중 최근에 개발된 매우 유용한 다변수 회귀분석 알고리듬이며, 변형된 함수가 존재할 것인지와 존재할 경우 알려진 함수로 쉽게 근사 가능한가라는 근본적인 질문에 훌륭한 해답을 준 방법이다.This method was developed in 1985 by L. Breiman and JHFridman and published in the American Statistical Society, where it is difficult to directly solve a given multivariate regression problem, transforming these variables and optimizing the correlation between them. This is a very useful multivariate regression algorithm developed recently among many researches on statistical techniques for deriving optimal correlations between existing multivariables, and whether a transformed function exists and whether it can be easily approximated with a known function. This is a great way to answer the fundamental question.

원자력분야에선 1995년 H.G.Kim과 J.C.Lee가 임계열속(Critical Heat Flux) 상관식을 예측하는데 처음으로 ACE알고리듬을 사용하였다.In the nuclear field, in 1995, H.G.Kim and J.C.Lee used the ACE algorithm for the first time in predicting critical heat flux correlations.

ACE 알고리듬에서 기본적으로 사용되는 방정식은 수학식 4, 5 그리고 수학식 6으로 요약된다.The equations basically used in the ACE algorithm are summarized in equations (4), (5) and (6).

수학식 4Equation 4

수학식 5Equation 5

수학식 6Equation 6

상기 수학식 4, 5 및 6에서 Dn은 n번째 실제 핵계측기 출력을, Pv는 v번째 가상핵계측기 출력을 의미하며, φn 및 θ은 각각 Dn, Pv에 대응하는 최적 변형 변수를 뜻하고, S는 각기 주어진 임의의 위치에서 수학식 4, 5의 좌변항을 계산할 때 조건기대값을 사용한다는 의미를 지니고 있다.In Equations 4, 5, and 6, Dn denotes the nth actual nuclear instrument output, Pv denotes the vth virtual nuclear instrument output, φn and θ denote optimal deformation variables corresponding to Dn and Pv, respectively, and S Means that the conditional expected value is used to calculate the left-hand terms of Equations 4 and 5 at each given position.

수학식 6은 수학식 4와 수학식 5의 수렴여부를 검사할 때 사용한다.Equation 6 is used to check whether the equations 4 and 5 converge.

그리고 수학식 4, 5에 사용된 변형변수들은 평균값이 0이 되어야 한다는 조건을 만족해야 하고 가상 핵계측기 출력의 최적변형인 θ는 항상 정규화된 값을 사용해야 한다는 조건을 만족해야 한다.In addition, the transformation variables used in Equations 4 and 5 must satisfy the condition that the average value should be 0, and the optimal variation of the virtual nuclear instrument output should satisfy the condition that the normalized value should always be used.

그리고 만일 수학식 6의 관계가 만족되면, 즉 계산오차가 사용자가 지정한 오차범위내로 수렴하면, 수학식 4와 5로 계산된 최적변형 변수들을 수학적으로 최적상관관계를 갖게 되고, 따라서 가령 주어진 5개 실측 핵계측기 정보와 그에 대응하는 각각의 최적변형 변수를 알고 있다면 수학식 6으로부터 θ의 역함수를 구해 간단히 가상 핵계측기 출력을 알아낼 수 있게 된다.If the relation of Equation 6 is satisfied, i.e., if the calculation error converges within a user-specified error range, the optimal transformation variables calculated by Equations 4 and 5 have a mathematically optimal correlation, and thus, Knowing the measured nuclear instrument information and the corresponding optimal strain parameters, the inverse function of θ can be obtained from Equation 6 to simply find the output of the virtual nuclear instrument.

조건기대값(Conditional Expectation)을 평가하는 방법으로는 Histogram, Nearest Neighber, Kernel, Regression, Supersmoother 등이 있는데 본 발명은 커널방법(Kernel Method)을 사용하였다.As a method for evaluating conditional expectation, there are a histogram, a nearest neighbor, a kernel, a regression, a supersmoother, etc. The present invention uses a kernel method.

커널방법은 조건기대값을 계산할 때 가중함수를 사용하는 방법으로, 조건기대값을 구하고자 하는 위치의 자료에는 1을, 그로부터 멀리 떨어져 있는 자료에게는 0의 가중값을 주어 자료간의 영향력을 거리에 따라 차등을 두며, 이러한 원리에 맞는 함수로 수학식 7로 표현되는 Tricube 함수를 택하여 사용하였다.Kernel method uses weighting function to calculate conditional expectation value. It gives weighting value of 1 for data at the location where condition expectation is to be calculated and 0 for data that is far from it. As a function that fits this principle, the Tricube function represented by Equation 7 is used.

수학식 7Equation 7

상기 수학식 7에서 M은 사용자가 지정하는 특정 수로 일정한 구간 안의 자료를 대상으로 수학식 7에 의한 가중치를 부여토록 하기 위해 지정하는 상수이다.In Equation (7), M is a constant designated by the user to assign a weight according to Equation (7) with respect to data in a certain section.

한편 수학식 4와 5의 좌변 i위치의 최적변형점을 계산하기 위해 조건기대값을 계산함에 있어 [i-M, i+M] 구간의 단순 가중 평균만을 구할 경우 수렴이 늦게 되고, 계산 오차가 발생할 수 있다는 기존 연구결과에 따라 이 구간내에서 1차 선형 회귀를 통해 i지점의 최적변형점을 구하는 기법을 적용하였다.On the other hand, in calculating the condition expected value in order to calculate the optimal strain point of the left side i position of Equations 4 and 5, when only the simple weighted average of the [iM, i + M] interval is obtained, the convergence becomes late and a calculation error may occur. According to the existing research results, we applied the method of finding the optimal strain point of point i through linear regression within this interval.

상기한 설명을 가령 가상 핵계측기에 대해 나타내면 수학식 8로 정리할 수 있다.For example, the above description may be summarized as Equation 8 for the virtual nuclear instrument.

수학식 8Equation 8

상기 수학식 8에서 우변 첫째 항은 통상의 가중기대값을 뜻하고, 둘째 항의 첫부분은 [i-M, i+M]구간에서 가상 핵계측기 신호와 그의 최적 변형간의 공분산, 분산을 각각 뜻한다.In Equation 8, the first term on the right side denotes a normal weighted expectation value, and the first part of the second term denotes covariance and variance between the virtual nuclear instrument signal and its optimal strain in the [i-M, i + M] section.

기존의 발표된 연구논문에는 ACE 알고리듬에 대한 설명이나 계산흐름만 제시되어 있기 때문에 본 발명에서는 ACE방법론을 실제 문제에 적용하기 위해 FORTRAN 90 언어를 사용한 컴퓨터 프로그램, DAVID(Data Analyser for Virtual In-core Detectors)를 독자적으로 개발하였다.In the presently published research paper, only an explanation or calculation flow of the ACE algorithm is presented. In the present invention, a computer program using the FORTRAN 90 language, DAVID (Data Analyser for Virtual In-core Detectors), is applied to apply the ACE methodology to a real problem. ) Developed independently.

DAVID 프로그램은 일차적으로 앞서 언급한 3,600여개의 자료세트, 즉 5개 핵계측기 정보와 9개 가상 핵계측기 출력정보로 구성된 자료 세트를 입력받아 5개 실제 핵계측기 정보변수와 하나의 가상 핵계측기 출력변수로 구성된 행렬을 구성하고, ACE 알고리듬에 따라 가상 핵계측기 출력 변수의 변형 변수와 5개 실제 핵계측기 정보 변수의 변형 변수간의 오차가 최소화되거나 더 이상 감소하지 않을 때까지 교차 계산을 수행하면서 각 변수에 대한 3,600여개의 지점의 수치를 계산하게 된다.The DAVID program receives the data set consisting of about 3,600 datasets mentioned above, namely 5 nuclear instrument information and 9 virtual nuclear instrument output information, and 5 actual nuclear instrument information variables and one virtual nuclear instrument output variable. According to the ACE algorithm, cross-calculation is performed while performing the cross-calculation until the error between the deformation variable of the virtual nuclear instrument output variable and the deformation variable of the five actual nuclear instrument information variables is minimized or no longer reduced. The 3,600 points are calculated.

도 10은 DAVID 프로그램의 계산 흐름을 나타낸 것으로 5개 핵계측기 출력정보 변수의 변형변수, φ1, φ2, ···· φ5, 와 가상 핵계측기의 변형함수, θ, 각각에 대한 3,600여개의 수치를 최종 출력한다.10 is a modification of the variable five nuclear instrument variable output information that shows the calculation flow of the program DAVID, φ 1, φ 2, ···· φ 5, and more than 3,600 for modified function, θ, each virtual Nuclear Instruments The final value of is printed.

그러나 상기한 결과만으론 실제 출력분포 계산에 응용할 수 없다.However, the above results cannot be applied to the actual output distribution calculation.

임의의 실제 계측기 출력이 주어졌을 때 만약 상기 자료를 테이블화하여 내삽 혹은 외삽을 통해 가상 핵계측기 출력정보를 구할 경우 각 변수에 대한 3,600여개의 자료를 모두 필요로 하게 되는데 9개 가상 핵계측기를 모두 이 방식으로 한다면 1.6MB에 해당하는 전산메모리가 필요할 뿐 아니라 내삽, 외삽을 위해 자료를 일일이 비교해야 하므로 많은 계산 시간이 소요되기 때문이다.Given the actual output of the actual instrument, if the data is tabulated and the virtual nuclear instrument output information is obtained through interpolation or extrapolation, all 3,600 data for each variable are needed. This method requires not only 1.6MB of computational memory but also requires a lot of computation time because data must be compared for interpolation and extrapolation.

본 발명은 이러한 단점을 해결하기 위해 개개변수와 그에 상응하는 변형변수를 3개 영역으로 구분하고 각 영역의 자료를 연속함수인 고차 다항식으로 근사한다.In order to solve this disadvantage, the present invention divides each variable and its corresponding transformation into three regions and approximates the data of each region by a higher-order polynomial that is a continuous function.

도 11은 4번째 핵계측기 출력정보와 그에 대한 변형 변수, φ4와의 관계를 통해 상기한 3개 구간 혹은 영역을 어떻게 구분하는지에 대해 보여 주는 것으로, 각 영역의 근사 연속함수는 일반적 통계방법인 최소자승법(Least Square Method)을 이용하여 구하며, 제 1구간과 제 3구간을 실측 핵 계측기 신호가 이들 영역밖에 있을 때에도 적절한 가상 핵계측기 출력정보를 얻을 수 있도록 하기 위해 1차 방정식으로 선형 근사한다.FIG. 11 shows how the above three sections or regions are distinguished through the relationship between the fourth nuclear instrument output information, the transformation variables thereof, and the relation φ 4. It is obtained using the Least Square Method, and the first and third sections are linearly approximated by a linear equation to obtain appropriate virtual nuclear instrument output information even when the measured nuclear instrument signal is outside these areas.

구간 구분은 해당 변형변수의 변동 사항을 조사하여 DAVID 전산코드가 자동으로 결정하는데, 우선 제 1구간의 경우 도 11에 나타난 바와 같이 첫 번째 포인트(P1)부터 임의의 포인트(P2)까지 1차 선형 근사하고 1차 선형 근사점과 그에 대응하는 ACE자료 포인트(도 11의 원형 점들)와의 오차가 설정한 수치이내에 들 때까지 P2의 위치를 좌우로 이동하면서 반복적으로 1차 회귀분석을 수행하여 적절한 P2를 결정한다.The division is automatically determined by the DAVID computer code by examining the variation of the relevant variable.In the case of the first section, as shown in FIG. 11, the first linear P1 to the arbitrary point P2 are linearly determined. The first regression analysis is performed repeatedly by moving the position of P2 from side to side until the approximate and error between the first linear approximation point and the corresponding ACE data point (circular points in FIG. 11) is within the set value. Determine.

마찬가지로 임의의 포인트(P3)와 최종 포인트(P4)를 대상으로 P3를 변경하며 제 1구간에서와 같이 1차 선형근사를 통해 적절한 P3를 선택함으로써 제 3구간을 결정한다.Similarly, the third section is determined by changing the P3 for the arbitrary point P3 and the final point P4 and selecting the appropriate P3 through linear linear approximation as in the first section.

제 2구간은 P2와 P3를 시종점으로 하는데, 여기서는 2차부터 최대 9차 다항식까지 최소자승법에 의한 회귀분석을 수행하여 평균 오차가 사용자가 정한 범위 이내에 존재하는 경우는 최저 차수의 다항식을, 그렇지 않은 경우는 평균오차가 가장 작은 다항식을 선택하여 제 2구간에 대한 근사 함수로 사용한다.The second section is the starting point of P2 and P3. In this case, the regression analysis is performed by the least-squares method from 2nd order up to 9th order polynomial. If the mean error is within the range set by the user, the lowest order polynomial is not. If not, select the polynomial with the smallest mean error and use it as an approximation function for the second interval.

이러한 근사는,This approximation,

첫째, 연속함수이므로 회귀분석에 사용되지 않은 임의의 5개 핵계측기 신호가 들어왔을 때에도 신뢰성있는 가상 핵계측기 출력정보를 제공할 수 있으며First, because it is a continuous function, it can provide reliable virtual nuclear instrument output information even when any five nuclear instrument signals that are not used in regression analysis are received.

둘째, 하나의 가상 핵계측기에 대해 모두 6개 최적변형변수 세트가 구성되고, 이들을 각각 3개 구간으로 구분하면 하나의 최적변형변수 당 16개 계수(제 1구간 3개, 제 2구간 최대 10개, 제 3구간 3개) 정보가 필요하므로 총 96개의 정보가 하나의 가상 핵계측기에 대해 필요하지만 이는 최적변수자료를 테이블화한 경우에 비해 0.4%의 전산메모리만 소요할 뿐이며Second, six sets of optimal strain variables are composed for one virtual nuclear instrument, and if each of them is divided into three sections, 16 coefficients per one optimal strain variable (three in the first section and up to ten in the second section) In total, 96 pieces of information are needed for one virtual nuclear instrument, but only 0.4% of computational memory is required compared to the table of optimal variable data.

셋째, 다항식으로 표현되므로 내·외삽없이 신속한 계산이 가능하여 온라인 노심감시게통에 적용해도 계산시간이 문제되지 않는다는 장점을 갖게 된다.Third, since it is expressed as a polynomial, it is possible to quickly calculate without interpolation and extrapolation, so that the calculation time is not a problem even when applied to the online core monitoring system.

따라서 하나의 가상 핵계측기에 대해 모두 6개 세트의 최적변형 자료가 얻어지고, 각각에 대해 상기한 바와 같은 영역 근사를 수행하여 최적변형 연속 다항식을 계산한다.Therefore, six sets of optimal strain data are obtained for one virtual nuclear instrument, and the optimal strain continuous polynomial is calculated by performing region approximation as described above for each.

도 12는 상기한 바와 같이 최적변형 연속 다항식이 모두 계산되었을 때 가상 핵계측기 정보를 취득하는 과정을 간단히 나타낸 것이다.12 briefly illustrates a process of acquiring virtual nuclear instrument information when all of the optimally modified continuous polynomials are calculated as described above.

가령 임의의 5개 실측 핵계측기 정보, d1, d2,..., 및 d5가 주어졌을 때 y번째 가상핵계측기 출력정보는 우선 도 12 우측 상단의 도면과 같이 이들 실제 핵 계측기 정보 각각에 대응하는 최적변형 다항식, 즉을 모두 호출하고 실제 핵계측기 출력정보가 속한 영역을 계산한 후 해당 영역을 모사하는 최적변형 다항식에 대입하여For example, given any five measured nuclear instrument information, d 1 , d 2 ,..., And d 5 , the yth virtual instrument output information is first shown in each of these actual nuclear instrument information as shown in the upper right of FIG. The optimal deformation polynomial corresponding to Call all of them, calculate the area to which the actual nuclear instrument output information belongs, and substitute the optimal transformation polynomial

을 계산한다. Calculate

그리고 수학식 6의 조건, 즉 최적변형 다항식의 합이 y번째 가상핵계측기 출력의 최적변형과 동등하다는 조건에 따라를 계산한 뒤 이의 역함수를 구하거나, 만일형식으로 최적변형 연속다항식을 구하였다면 정함수 관계식에 의해 Py를 확정한다.And the condition of Equation 6, i.e., the sum of the optimal deformation polynomials is equal to the optimal deformation of the output of the y th virtual nuclear instrument. Calculate and find its inverse, or If the optimal strain continuous polynomial is obtained by the form, P y is determined by the function relation equation.

따라서, 주어진 5개 실측 핵계측기 정보를 이용하여 나머지 8개 가상핵계측기에 대해서도 같은 계산을 반복 수행하면 실측된 핵계측기 출력정보에 상응하는 9개 가상 핵계측기 출력분포가 얻어진다.Therefore, if the same calculation is repeated for the remaining eight virtual nuclear instruments using the five measured nuclear instrument information, nine virtual nuclear instrument output distributions corresponding to the measured nuclear instrument output information are obtained.

지금까지 5개 실측 핵계측기 출력정보로부터 정확한 9개 가상 핵계측기 출력정보를 제공할 수 있는 통계적 방법과 이를 처리하는 방법에 대해 설명하였다.So far, we have described the statistical method and the processing method that can provide accurate 9 virtual nuclear instrument output information from the five measured nuclear instrument output information.

이후로는 상기한 방법에 의해 9개 가상핵계측기 출력정보를 이용한 연속적인 축방향 출력을 도출하는 방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of deriving the continuous axial output using the nine virtual nuclear instrument output information by the above method will be described.

본 발명은 기존의 노심감시계통을 가능한 수정하지 않기 위해 Fourier 함수를 그대로 이용하였다.In the present invention, the Fourier function is used as it is in order not to modify the existing core watch case as much as possible.

다만, 기존 노심감시계통은 5개 출력정보만을 사용하였지만 본 발명은 9개 출력정보를 이용하며, 그에 따라 수학식 3의 우변 행렬 크기가 (5×5)에서 (9×9)로 늘어나고, 이 행렬을 빠르게 계산하기 위해 직접 수치해법인 엘류(LU)분해법을 사용한다는 점에서 차이가 있다.However, although the conventional core watch tube used only five output information, the present invention uses nine output information. Accordingly, the size of the right side matrix of Equation 3 increases from (5 × 5) to (9 × 9). The difference is that we use the direct numerical solution, the LU (LU) decomposition, to quickly compute the matrix.

9개 정보가 존재하므로 수학식 3은 수학식 9로 다시 기술된다.Since nine pieces of information exist, equation (3) is described again by equation (9).

수학식9Equation 9

상기한 수학식 9에서 각 가상 핵계측기의 적분영역은 1번 가상 핵계측기로부터 순차적으로 [0.05, 0.15],[0.15, 0.25],[0.25, 0.35],[0.35, 0.45],[0.45, 0.55],[0.55, 0.65],[0.65, 0.75],[0.75, 0.85]이며 9번째 가상 핵계측기는 [0.85, 0.95]이다.In the above Equation 9, the integration region of each virtual nuclear instrument is sequentially [0.05, 0.15], [0.15, 0.25], [0.25, 0.35], [0.35, 0.45], [0.45, 0.55] ], [0.55, 0.65], [0.65, 0.75], [0.75, 0.85] and the 9th virtual nuclear instrument is [0.85, 0.95].

상기한 수학식 9에 의해 축방향 출력분포는 수학식 1은 수학식 10과 같이 다시 기술된다.According to Equation (9), the axial output distribution is described again as in Equation (10).

수학식 10Equation 10

한편, 수학식 10의 우변항에 나타난 경계조건은 9개 가상 핵계측기 정보가 주기 전체에 대한 자료를 대상으로 구한 최적변형 다항식으로부터 얻어졌기 때문에 논리상 본 발명에선 단 하나의 경계조건만 필요로 한다.On the other hand, since the boundary condition shown in the right side term of Equation 10 is obtained from the optimal deformation polynomial obtained from nine virtual nuclear instrument information for the whole cycle, logically only one boundary condition is required in the present invention. .

경계조건을 계산하는 것은 기존 방법과 동일하다.Calculating the boundary conditions is the same as the conventional method.

먼저 경계조건을 가정하고 3,600여개의 ROCS 축방향 출력분포를 본 발명에 따른 방법으로 구한 출력분포와 각각 비교하여 개개 출력분포에 대한 제곱평균오차를 구한 뒤 3600여개 제곱평균오차의 평균치가 최소가 되도록 경계조건을 변경시키면서 반복계산을 수행한다.First, the boundary conditions are assumed, and 3,600 ROCS axial output distributions are compared with the output distributions obtained by the method according to the present invention, respectively, to find the root mean square error of the individual output distributions. Iterative calculation is performed while changing the boundary condition.

본 발명에 의한 방법을 출력분포 계산에 적용할 때 기존 5개 핵계측기 정보만을 이용하여 얻은 출력분포 오차와 비교하여 얼마나 정확한 출력분포를 얻는지 살펴보기 위해 영광 3호기 1주기 ∼4주기, 영광 3호기 3주기, 4주기 자료를 대상으로 수치실험을 수행하고 주기별 평균 제곱근 오차, 최대 제곱근 오차, 평균 첨두 출력 오차 및 최대 첨두 출력 오차를 각각 비교하였는데, 평균 제곱근 오차란 3600여개 출력분포 별 제곱은 오차의 평균치를 말하며, 최대 제곱근 오차란 3,600여개의 제곱근 오차 중 최대치를 말하고, 평균 첨두출력 오차는 하나의 출력분포에 대해 ROCS 최대값과 기존 방법과 본 발명 방법에 의한 최대값을 비교하여 첨두출력 오차를 계산한 뒤 이렇게 구한 3600여개 첨두출력오차의 평균치를 구했다는 뜻이며, 최대 첨두출력 오차란 3,600여개 첨두출력 오차의 최대값을 의미하는 것으로 그 각각을 수학식으로 나타내면 수학식 11과 같다.When applying the method of the present invention to the output distribution calculation, to see how accurate output distribution can be obtained by comparing the output distribution error obtained using only the existing five nuclear instrument information, Glory No. 3 cycles 1 to 4, Glory 3 Numerical experiments were performed on three-cycle and four-cycle data, and the mean square root error, the maximum square root error, the average peak output error, and the maximum peak output error were compared, respectively. The maximum square root error refers to the maximum of 3,600 square root errors, and the average peak output error is the peak output by comparing the maximum value by the ROCS maximum value with the existing method and the present method for one output distribution. After calculating the error, it means that the average value of 3,600 peak output errors is obtained.The maximum peak output error is 3,600 points. It means the maximum value of the peak output error, each represented by the equation (11).

수학식 11Equation 11

상기한 수학식 11에서 윗첨자 CAL은 계산된 값으로 기존 5개 핵계측기 처리 방법이나 새로운 9점 처리방법으로 계산된 20개 노드 출력을 뜻하고, 아래첨자 j는 노드를 지칭하는 것으로 1에서 20까지 변한다.In Equation 11, the superscript CAL is a calculated value and means 20 node outputs calculated by the existing 5 nuclear instrument processing method or the new 9-point processing method, and the subscript j refers to the node 1 to 20. Changes up to

그리고 위첨자 ROCS는 참고값임을 뜻하고, 아래첨자 중 k는 자료의 번호를, (k Max)란 k번째 20개 노드 출력 분포 자료 중 최대 출력이란 뜻이다.The superscript ROCS is a reference value, and k in the subscript means the number of data and (k Max) means the maximum output of the kth 20 node output distribution data.

본 발명에 따른 계산정확성 향상을 직접 확인하기 위해 영광 3호기 2주기∼4주기, 영광 4호기 3주기 및 4주기를 대상으로 수치계산을 수행하였다.In order to directly confirm the improvement of the calculation accuracy according to the present invention, numerical calculations were performed for Yeonggwang Unit 3 to 4, Yeonggung Unit 3 and 4 cycles.

영광 3호기 2주기에 대한 수치계산 결과 3,472개 자료에 대해 평균 제곱근 오차가 기존 5개 핵계측기 정보만을 이용하던 때의 2.84%에서 1.03%로 감소했고, 최대 제곱근 오차는 10.00%에서 3.07%로, 평균 첨두출력오차는 3.01%에서 0.08%, 그리고 최대 첨두출력오차는 6.37%에서 3.45%로 각각 감소하였다.The mean square root error decreased from 2.84% to 1.03% using only five nuclear instrument information, and the maximum square root error decreased from 10.00% to 3.07% for 3,472 data. The average peak power error decreased from 3.01% to 0.08%, and the maximum peak power error decreased from 6.37% to 3.45%, respectively.

본 발명의 핵심사항인 최적상관관계 다항식이 그것을 계산할 때 전혀 사용되지 않은 자료 세트에서도 충분한 정확성을 보일 수 있을 지를 확인하기 위해 영광 3호기 2주기 주기초 50% 및 80% 출력 조건에서 가상적인 지논진동(Xenon Oscillation)을 일으켜 이를 ROCS로 모사하고 시간별 축방향 출력분포 및 핵계측기 정보를 취득한 후 이 정보를 이용하여 기존 방법과 본 발명에 따른 방법별 정확성을 검토하였는데, 50% 출력의 경우 총 129개 자료에 대해 기존 방법으로 계산한 평균 제곱근오차, 최대 제곱근오차, 평균 첨두출력 오차 및 최대 첨두출력오차가 각각 2.10%, 3.18%, 1.82%, 3.47%으로 나타난 반면 본 발명을 적용하였을 때는 1.67%, 2.65%, 0.57% 및 1.63%로 낮아졌고, 80%출력 조건에서도 129개 자료에 대해 평가한 결과 평균 제곱근 오차는 51%, 최대 제곱근 오차는 56%, 평균 첨두출력오차는 72.4%, 그리고 최대 첨두출력 오차는 67%만큼 감소하였다.A hypothetical xenon oscillation at the 50% and 80% output conditions of Glory Unit 3's 2 cycle period to ensure that the optimal correlation polynomial, which is the key point of the present invention, can be sufficiently accurate even when the data set is not used at all. (Xenon Oscillation) was simulated by ROCS, and the axial output distribution and nuclear instrument information were obtained hourly, and then the accuracy of each method according to the existing method and the present invention was examined using this information. The mean square root error, maximum square root error, average peak power error, and maximum peak power error were 2.10%, 3.18%, 1.82%, and 3.47%, respectively. Lowered to 2.65%, 0.57% and 1.63%, and the average root mean error was 51%, the maximum root mean error was 56% Peak output error was reduced by 72.4%, and the maximum peak power error is 67%.

이 결과는 본 발명에 따른 가상 핵계측기를 이용한 출력분포가 중성자확산 방정식의 해와 매우 잘 일치하고 있음을 보여 주는 예라고 할 수 있으며, 이 수치실험이 주기초 자료를 대상으로 수행하여 출력분포가 전반적으로 코사인함수를 지니고 있다는 점에서 주기 중간이나 주기말에는 현재의 노심감시계통에서 사용하고 있는 방법보다 더 정밀한 출력분포를 보여줄 것이라고 예측할 수 있다.This result is an example showing that the output distribution using the virtual nuclear instrument according to the present invention agrees well with the solution of the neutron diffusion equation. As it has cosine function, it can be expected to show more accurate output distribution in the middle of cycle or at the end of cycle than the method used in current core watch case.

영광 3호기 3주기 3,468개 자료 세트를 대상으로 한 수치실험에서는 본 발명을 적용하였을 경우 기존 방법으로 계산한 4가지 인자가 각기 65%, 55%, 70% 및 42% 만큼 감소하였고, 이 정도의 감소는 영광 3호기 4주기 영광 4호기 3주기 및 4주기에서도 관찰되었다.In the numerical experiments of 3,468 data sets of 3 cycles of Glory Unit 3, the four factors calculated by the existing methods were reduced by 65%, 55%, 70%, and 42%, respectively. Decrease was also observed in Glory 3, Cycle 4, and Glory 4, Cycle 3.

가령 영광 4주기의 경우 3,468개 자료 세트에 대해 기존 방법의 평균 제곱근오차, 최대 제곱근오차, 평균 첨두출력 오차 및 최대 첨두출력오차가 2.46%, 10.97%, 2.53% 및 6.54%로 나타났는데, 본 발명을 적용할 경우 각각 63%, 58%, 66% 및 46% 감소한 0.92%, 4.60%, 0.87% 및 3.54%로 나타나 본 발명으로 인한 축방향 출력분포의 정확성을 확인할 수 있었다.For example, for the Glory 4 cycle, the average square root error, maximum square root error, average peak power error, and maximum peak power error of the existing method were 2.46%, 10.97%, 2.53%, and 6.54% for 3,468 data sets. When applied to the results of the reduction of 63%, 58%, 66% and 46% respectively 0.92%, 4.60%, 0.87% and 3.54% was confirmed that the accuracy of the axial output distribution according to the present invention.

본 발명에 따른 축방향 첨두 출력 예측능력과 기존 노심감시계통의 축방향 첨두 출력 예측능력은 향후 열적여유도의 확보면에서 중요한데, 이는 축방향 첨두출력이 곧 첨두 선 출력밀도(Peak Linear Heat Rate)에 큰 영향을 주기 때문이다.The axial peak output predictive ability and the axial peak output predictive ability of the existing core watch tube according to the present invention are important for securing the thermal margin in the future, which means that the axial peak output is the peak linear heat rate. This is because it greatly affects.

도 13은 영광 3호기 3주기 영광 4호기 4주기를 대상으로 기존 5개 Fourier 함수 합성법과 본 발명에 의한 방법으로 계산한 축방향 첨두출력을 서로 비교한 것이다.FIG. 13 compares the five conventional Fourier function synthesis methods and the axial peak outputs calculated by the method of the present invention in the glory 3rd unit 3 cycles and the 4th cycle 4th cycle.

상기한 비교에서 (+)값은 기존 노심감시계통이 축방향 첨두출력을 본 발명에 의한 방법으로 얻은 축방향 첨두출력보다 높게 예측한다는 것을 의미하는데 이는 참고값을 5개 Fourier 함수 합성법으로 구한 3,500 여개 축방향 첨두출력으로 설정하였기 때문이다.In the above comparison, the positive value means that the existing core watch tube predicts the axial peak output higher than the axial peak output obtained by the method according to the present invention, which is about 3,500 obtained by combining five Fourier functions. This is because it is set as axial peak output.

도 13은 전체 도면의 약 75%이상이 (+)값을 갖고 있음을 보여 주는데, 이는 2개 주기 모두에서 기존 노심감시계통이 본 발명에 의한 방법보다 대략 75%이상 축방향 첨두출력을 높게 예측할 가능성이 있다는 것을 의미하며, 본 발명에 의한 방법이 ROCS 결과와 비교하여 첨두출력 계산오차를 70% 가량 감소시켰다는 사실을 상기한다면, 본 발명으로 향후 열적여유도의 추가확보가 충분히 가능함을 잘 알 수 있다.Figure 13 shows that at least about 75% of the total figure has a positive value, which means that in both cycles, the existing core watch case will predict a higher axial peak output than at least about 75% than the method according to the present invention. Recalling that there is a possibility, and recalling that the method according to the present invention reduced the peak output calculation error by about 70% compared to the ROCS results, it is well understood that the present invention is sufficient to further secure the thermal margin in the future. have.

한편, 실측 자료를 통한 검증에서도 본 발명으로 인한 출력분포 계산 정확성을 확인할 수 있었다.On the other hand, even in the verification through the measurement data, the output distribution calculation accuracy due to the present invention was confirmed.

실측 자료를 통한 비교 검증은 ROCS의 계산결과가 존재하기 않기 때문에 사실 두 계산 방법론의 정확성을 절대적으로 비교할 수는 없다.In fact, comparing and verifying data from actual data shows that there is no ROCS calculation result. In fact, the accuracy of the two calculation methodologies cannot be compared absolutely.

다만 대부분의 자료가 100%출력으로 정상운전 중에 얻은 것이기 때문에 두 개의 방법론으로 계산한 각 연소지점의 출력분포 경향이 핵설계보고서 기록된 연소도별 노심평균 축방향 출력분포와 얼마나 유사한지를 보고 방법론의 정확성 여부를 판별할 수밖에 없다.However, since most of the data were obtained during normal operation at 100% power, the methodology of the report shows how the output distribution tendency of each combustion point calculated by the two methodologies is similar to the core mean axial power distribution for each combustion recorded in the nuclear design report. There is no choice but to determine the accuracy.

이와 같은 기준하에 노내 225개 고정 핵계측기 정보를 모두 이용하는 오프라인 노심감시계통인 CECOR이 영광 3호기 2주기동안 일정 기간마다 수행한 노심해석 자료 20건을 대상으로 같은 축방향 핵계측기 자료를 이용하여 CECOR이 계산한 축방향 출력분포와 본 발명을 적용하여 얻은 출력분포를 비교한 결과, 주기말로 갈수록 오프라인 노심감시계통의 출력분포가 비정상적으로 나타난 반면 본 발명에 따른 출력분포는 ROCS가 예측하는 출력분포와 유사하게 계산하고 있음을 알 수 있었다.Based on these criteria, CECOR, an off-line core watch tube that uses all the information of 225 fixed nuclear instruments in the furnace, uses the same axial nuclear instrument data for 20 core analysis data that were performed at regular intervals during the 2nd period of Glory III. As a result of comparing the calculated axial output distribution with the output distribution obtained by applying the present invention, the output distribution of the offline core watch tube appears abnormally toward the end of the cycle, whereas the output distribution according to the present invention is compared with the output distribution predicted by the ROCS. It can be seen that similar calculations.

도 14는 상기한 설명에 대한 예시로서 오프라인 노심감시계통이 5개 연소지점에서 구한 축방향 출력분포와 동 연소지점에서 얻은 실측 핵계측기 정보를 이용하여 9개 가상 핵계측기를 사용하여 구한 각 연소지점의 출력분포를 비교한 도면이다.FIG. 14 is an example of the above description, and each combustion point obtained by using nine virtual nuclear instruments using the axial power distribution obtained at five combustion points and the measured nuclear gauge information obtained at the same combustion point. Figures comparing the output distribution of.

도 14에 주어진 영광 3호기 2주기 연소도별 축방향 출력분포와 도 5를 비교하여 보면 본 발명에 따른 출력분포 계산방법의 정확성을 잘 알 수 있다.The accuracy of the output distribution calculation method according to the present invention can be seen by comparing FIG. 5 with the axial output distribution according to the two-cycle combustion degree of Glory No. 3 given in FIG. 14.

최적변형 다항식은 단지 하나의 주기 자료만을 가지고 계산할 수도 있지만 여러 주기 자료를 대상으로 계산할 수도 있다.The best-fit polynomial can be calculated with only one period of data, but can be calculated for several periods of data.

가령 3개 주기 자료를 대상으로 최적변형 다항식을 DAVID 코드로 계산하는 경우 3개 주기에 걸쳐 최적변형 다항식 계수 값을 수정할 필요 없이 사용할 수 있다는 장점이 있지만 주기별 계산오차가 개개 주기자료를 사용하여 계산한 경우에 비해 다소 증가하고 회귀분석에 걸리는 시간이 매우 길어지며, 새로운 주기에 들어서면 이전 최적변형 다항식 계수를 검증해야 할 뿐 아니라 새로운 연료 사용 등 노심 조건이 이전 주기와 다른 경우 이전 2개 주기 자료를 굳이 사용할 필요가 없기 때문에 큰 효용가치는 없다.For example, if the optimal polynomial is calculated using DAVID code for three period data, it can be used without modifying the optimal polynomial coefficient value over three periods, but the calculation error for each period is calculated using the individual periodic data. It is slightly increased compared to one case and the time required for regression analysis is very long, and entering a new cycle requires not only to verify the previous best-fit polynomial coefficients, but also if the core conditions, such as the use of new fuel, differ from the previous cycle, There is no great value because you do not have to use it.

상술한 바와 같이 본 발명은, 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.As described above, the present invention can have the following effects.

먼저, 정상운전 중 보다 정확한 축방향 출력분포 계산이 가능해짐에 따라 운전여유도를 결정짓는 선출력밀도 제한치(Linear Heat Rate Limit)와 핵비등율 제한치(DNBR Limit) 계산이 정확해지고 이에 따라 운전여유도가 향상되어 원전이용율 향상에 이득을 얻을 수 있다.First, as more accurate axial output distribution calculation becomes possible during normal operation, the calculation of linear heat rate limit and DNBR limit, which determine the operation margin, become accurate and accordingly As the degree is improved, it is possible to benefit from the improvement of nuclear power utilization rate.

또한 출력분포 왜곡이 심한 초기 원자로 기동시나 주기말에서도 기존 방법보다 정확한 출력분포를 예측함에 따라 제어봉 삽입 등의 운전행위에 있어 상대적으로 기존보다 운전 폭이 확대되어 운전용이성이 제고되며, 동 방법론이 통계적 불확실성 평가에 사용되면서 상기한 4가지 인자가 대략 50%이상 감소한 까닭에 열적여유도의 추가 확보가 가능하여 노심감시계통의 전반적인 신뢰도를 향상시키는 이득이 있다.In addition, the operation range such as control rod insertion is increased compared to the existing method at the beginning of the reactor or at the end of the cycle when the output reactor is severely distorted. Since the above four factors are reduced by approximately 50% and used in the uncertainty evaluation, it is possible to secure additional thermal margin, thereby improving the overall reliability of the core watch tube.

열적여유도의 추가확보는 곧 운전 출력 상승을 의미하고, 본 발명으로 개발된 방법은 원자로 수명이 다할 때까지 지속적으로 적용할 수 있으므로 경제적으로 막대한 이득을 가져올 수 있다.Further securement of thermal margin means higher operating power, and the method developed with the present invention can bring economic benefits since it can be continuously applied until the end of the reactor life.

본 발명으로 개발된 기술은 향후 원자로 노심보호계통의 축방향 출력분포 계산 정확성 향상에도 응용할 수 있어 보다 노심보호계통을 신뢰성 제고 등에 기여할 수 있다.The technology developed by the present invention can also be applied to improve the accuracy of calculation of the axial output distribution of the reactor core protection system in the future, which can contribute to enhancing the reliability of the core protection system.

본 발명은 현재의 노심감시계통을 거의 변경하지 않고 적용할 수 있으며 개발된 DAVID 전산코드를 이용하면 노심감시계통 통계적 불확실도 평가에 사용되는 자료를 이용하여 9개 가상핵계측기에 관한 최적변형 다항식을 사용자 개입 없이 곧바로 생산할 수 있어 노심감시계통 설계자에게 거의 부담을 주지 않는다.The present invention can be applied with little modification to the current core watch case. Using the developed DAVID computer code, the user can use the optimally modified polynomials for nine virtual nuclear instruments using data used for the statistical uncertainty assessment of the core watch case. It can be produced immediately without intervention, placing little burden on the designer of the core watch case.

Claims (13)

노심감시계통의 축방향 출력분포 계산정확성을 향상하기 위해 가상 핵계측기를 도입하여 출력분포를 계산함에 있어,In order to improve the accuracy of calculating the axial output distribution of the core watch tube, the virtual nuclear instrument is introduced to calculate the output distribution. 가상 핵계측기 구성 및 출력 정보를 얻는 제 1과정과;Obtaining a virtual nuclear instrument configuration and output information; 출력정보에 따라 축방향 출력분포를 계산하는데 제2과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 핵계측기를 이용한 축방향 출력분포 계산 방법.And a second process for calculating the axial output distribution according to the output information. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1과정은 38.1cm 길이의 가상 핵계측기를 노심에 균등하게 9개 설치하는 것을 특징으로 하는 가상핵계측기를 아용한 축방향 출력분포 계산 방법.The first step is a axial output distribution calculation method using a virtual nuclear instrument, characterized in that nine equally installed 38.1 cm long nuclear nuclear instrument in the core. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1과정은 노심감시계통 통계적 불확실도 평가에 사용되는 약 3,600여개 노심 출력정보를 연소도에 따라 구분하지 않고 전체 자료를 모두 이용하는 것을 특징으로 하는 가상 핵계측기를 이용한 축방향 출력분포 계산 방법.The first process is a method for calculating the axial output distribution using a virtual nuclear instrument, characterized in that all the data is used without discriminating about 3,600 core output information used for the core watchdog statistical uncertainty evaluation according to the combustion degree. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 노심감시계통 통계적 불확실도 평가에 사용되는 약 3,600여개 노심 출력정보를 이용하여 노심에 실제 설치된 핵계측기 출력과 9개 가상 핵계측기 출력을 연관 짓는 최적상관관계식을 도출하기 위해 통계적 방법인 교대조건기대값(ACE) 알고리듬을 사용하는 것을 특징으로 하는 가상 핵계측기를 이용한 축방향 출력분포 계산 방법.Using the approximately 3,600 core outputs used to evaluate the statistical uncertainty of the core watch box, the alternate condition expected value, which is a statistical method, is used to derive the optimal correlation between the nuclear instrument outputs installed in the core and the outputs of the nine virtual nuclear instruments. Axial output distribution calculation method using a virtual nuclear instrument, characterized in that using the ACE) algorithm. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 최적변형 자료는 DAVID코드를 사용하여 계산하는 것을 특징으로 하는The optimal deformation data is calculated using a DAVID code 가상 핵계측기를 이용한 축방향 출력분포 계산 방법.Axial Output Distribution Calculation Method Using Virtual Nuclear Instrument. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 고대조건기대값(ACE) 알고리듬은 조건기대값을 계산함에 있어 가중함수를 이용하는 커널방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 가상 핵계측기를 이용한 축방향 출력분포 계산 방법.The ACE algorithm is an axial output distribution calculation method using a virtual nuclear instrument, characterized in that using a kernel method using a weighted function in calculating the condition expected value. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 최적변형 자료의 처리에 있어 생산된 최적변형 자료를 그대로 테이블화하여 내삽 혹은 외삽으로 가상 핵계측기 출력을 결정짓는 것을 특징으로 하는In the processing of the optimal strain data, the optimal strain data produced are tabulated as they are, and the output of the virtual nuclear instrument is determined by interpolation or extrapolation. 가상 핵계측기를 이용한 축방향 출력분포 계산 방법.Axial Output Distribution Calculation Method Using Virtual Nuclear Instrument. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 최적변형 자료의 처리에 있어 생산된 최적변형 자료를 몇 개의 구간으로 구분하여 각 구간을 임의의 연속함수 혹은 구간별 다차 다항식으로 근사하는 것을 특징으로 하는 가상 핵계측기를 이용한 축방향 출력분포 계산 방법.A method of calculating the axial output distribution using a virtual nuclear instrument, characterized in that the optimal deformation data produced in the processing of optimal deformation data are divided into several sections, and each section is approximated by an arbitrary continuous function or a polynomial polynomial for each section. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 사용자가 정한 구간 내에서 1차 선형 회귀분석을 통하여 임의의 위치의 조건기대 값을 계산하는 것과 동 위치에서 단순 가중 평균을 구하여 조건기대값을 계산하는 것을 특징으로 하는 가상 핵계측기를 이용한 축방향 출력분포 계산 방법.Axial output using a virtual nuclear instrument that calculates the condition expected value by calculating a conditional expectation value at an arbitrary position through linear linear regression analysis within a user-defined interval and obtaining a simple weighted average at the same position. Distribution calculation method. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 각 실측 핵계측기 출력에 대한 최적변형 다항식 값을 계산하고 그 합이 가상 핵계측기 출력정보의 최적변형 다항식 값과 일치하도록 하여 직접 가상 핵계측기 출력을 계산하거나 혹은 동 다항식의 역함수를 통해 가상 핵계측기 출력을 계산하는 것을 특징으로 하는 가상 핵계측기를 이용한 축방향 출력분포 계산 방법.Compute the optimal strain polynomial value for each measured nuclear instrument output and make the sum coincide with the optimal strain polynomial value of the virtual nuclear instrument output information to calculate the virtual nuclear instrument output directly or output the virtual nuclear instrument through the inverse function of the polynomial. Axial output distribution calculation method using a virtual nuclear instrument, characterized in that for calculating. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2과정은 5개 실제 출력정보로부터 얻은 9개 가상 핵계측기 출력정보를 이용하여 9개 모드의 Fourier함수로 축방향 출력분포를 계산하는 것을 특징으로 하는 가상 핵계측기를 이용한 축방향 출력분포 계산 방법.The second process is to calculate the axial output distribution using the virtual nuclear instrument, characterized by calculating the axial output distribution with the Fourier function of nine modes using the nine virtual nuclear instrument output information obtained from the five actual output information Way. 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 주기 전체에 걸쳐 단 하나의 경계조건만을 사용하는 것을 특징으로 하는Characterized in that only one boundary condition is used throughout the period. 가상 핵계측기를 이용한 축방향 출력분포 계산 방법.Axial Output Distribution Calculation Method Using Virtual Nuclear Instrument. 제 12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 경계조건은 가상 핵계측기 출력을 입력으로 9모드 Fourier 함수로 계산한 출력분포가 ROCS 결과와 비교하여 주기 전체 평균 제곱근 오차가 최소가 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 가상핵계측기를 이용한 축방향 출력분포 계산 방법.The boundary condition is the axial output distribution using the virtual nuclear instrument, characterized in that the output distribution calculated by the 9-mode Fourier function with the input of the virtual nuclear instrument output is determined to be the minimum of the root mean square error as compared to the ROCS result. Calculation method.
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